Ре­ше­ние.

Обо­зна­чим через x те­ку­щее от­кло­не­ние пру­жи­ны, так что рас­сто­я­ние между пла­сти­на­ми равно d − x. Пусть те­ку­щий заряд кон­ден­са­то­ра равен Q. Элек­три­че­ская сила (сила Ку­ло­на), дей­ству­ю­щая на по­движ­ную пла­сти­ну со сто­ро­ны не­по­движ­ной, равна

По­это­му ве­ли­чи­на сме­ще­ния по­движ­ной пла­сти­ны равна Мак­си­маль­ное сме­ще­ние не может пре­вы­шать ис­ход­но­го рас­сто­я­ния между пла­сти­на­ми d, по­это­му мак­си­маль­но воз­мож­ный заряд

Тепло, ко­то­рое вы­де­лит­ся на ре­зи­сто­ре, если за­мкнуть пра­вый ключ, равно сумме запасённых энер­гий: энер­гии элек­три­че­ско­го поля между пла­сти­на­ми кон­ден­са­то­ра и упру­гой энер­гии рас­тя­же­ния пру­жи­ны:

По­сколь­ку те­ку­щая ёмкость кон­ден­са­то­ра На­пря­же­ние на об­клад­ках кон­ден­са­то­ра опре­де­ля­ет ра­бо­ту, ко­то­рую нужно со­вер­шить, чтобы уве­ли­чить запасённую энер­гию в си­сте­ме на ве­ли­чи­ну из­ме­нив при этом заряд на об­клад­ках кон­ден­са­то­ра на :

Этот же ответ, ра­зу­ме­ет­ся, можно по­лу­чить и не­по­сред­ствен­но, вы­чис­ляя раз­ность по­тен­ци­а­лов между пла­сти­на­ми. Поле между пла­сти­на­ми равно по­это­му U  =  (d − x) · E. Таким об­ра­зом, на­пря­же­ние сна­ча­ла воз­рас­та­ет с ро­стом за­ря­да, а затем па­да­ет до нуля при до­сти­же­нии мак­си­маль­но воз­мож­но­го за­ря­да. Мак­си­мум на­пря­же­ния равен

 до­сти­га­ет­ся при 

Ответ: 1) 2) 3)